WO2016167007A1 - 頭部伝達関数選択装置、頭部伝達関数選択方法、頭部伝達関数選択プログラム、音声再生装置 - Google Patents

頭部伝達関数選択装置、頭部伝達関数選択方法、頭部伝達関数選択プログラム、音声再生装置 Download PDF

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WO2016167007A1
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user
measurement
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PCT/JP2016/052711
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優美 藤井
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株式会社Ｊｖｃケンウッド
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    • H04R3/00—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R3/04—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones for correcting frequency response
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    • H04S—STEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S2420/00—Techniques used stereophonic systems covered by H04S but not provided for in its groups
    • H04S2420/01—Enhancing the perception of the sound image or of the spatial distribution using head related transfer functions [HRTF's] or equivalents thereof, e.g. interaural time difference [ITD] or interaural level difference [ILD]

Definitions

  • the present disclosure relates to a head related transfer function selection device, a head related transfer function selection method, a head related transfer function selection program, and a user's own head related transfer that can select a head related transfer function that is close to the user's own head related transfer function.
  • the present invention relates to an audio reproduction device capable of reproducing an audio signal using a head-related transfer function close to the function.
  • the characteristics of the head-related transfer function vary depending on the shape of the head and pinna. Therefore, it is desirable to localize the sound using the head-related transfer function of the user who listens to the sound while wearing headphones. However, it is not easy to measure one's own head-related transfer function in daily life.
  • Embodiments provide a head-related transfer function selection device, a head-related transfer function selection method, and a head-related transfer function selection program that can easily select a head-related transfer function that approximates its own head-related transfer function With the goal. It is another object of the present invention to provide an audio reproduction device that can reproduce an audio signal using a head-related transfer function that approximates its own head-related transfer function.
  • the user's head impulse is based on the sound signal collected by the microphone attached to the user's ear in a state where the predetermined sound as the measurement signal is generated from the speaker.
  • a measurement unit that obtains a response
  • a feature amount extraction unit that extracts a feature amount of a frequency characteristic corresponding to the head impulse response
  • a feature amount extracted by the feature amount extraction unit is provided.
  • a head-related transfer function selection device comprising: a characteristic selection unit that selects any one of the head-related transfer functions from a database in which the head-related transfer functions and the feature values of the head-related transfer functions are associated with each other. .
  • a predetermined sound as a measurement signal is generated by a speaker, and the user's head is picked up based on an audio signal picked up by a microphone attached to the user's ear.
  • a partial impulse response extract a characteristic quantity of a frequency characteristic corresponding to the head impulse response, and based on the extracted characteristic quantity, a plurality of human head related transfer functions and feature values of the head related transfer function
  • a head-related transfer function selection method is provided, wherein any one of the head-related transfer functions is selected from a database that is associated with.
  • the computer generates a predetermined sound as a measurement signal from a speaker, and based on the sound signal collected by the microphone attached to the user's ear, the user's A step of acquiring a head impulse response; a step of extracting a feature quantity of a frequency characteristic corresponding to the head impulse response; and a head transfer function and a head of each of a plurality of persons based on the extracted feature quantity
  • a head-related transfer function selection program that executes a step of selecting any one of the head-related transfer functions from a database in which transfer function feature values are associated with each other.
  • the user's head impulse is generated based on the sound signal collected by the microphone attached to the user's ear in a state where the predetermined sound as the measurement signal is generated from the speaker.
  • a measurement unit that obtains a response
  • a feature amount extraction unit that extracts a feature amount of a frequency characteristic corresponding to the head impulse response
  • a feature amount extracted by the feature amount extraction unit is included in the user's head impulse.
  • a characteristic selecting unit that selects any one of the head related transfer functions from a database in which the head related transfer function and the feature value of the head related transfer function are associated with each other, and the head related transfer function selected by the characteristic selecting unit as voice data
  • a playback unit that plays back the audio data.
  • head-related transfer function selection device head-related transfer function selection method, and head-related transfer function selection program of the embodiment, it is possible to easily select a head-related transfer function that approximates its own head-related transfer function, You can easily achieve a localization effect close to your own characteristics.
  • an audio signal can be reproduced using a head-related transfer function that approximates its own head-related transfer function.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a head-related transfer function selection device and a sound reproduction device according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a flowchart showing a first measurement example for measuring the user's head impulse response.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing a state in which the mobile terminal is positioned in front of the face having a horizontal angle of 0 ° and an elevation angle of 0 °.
  • FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a state in which the mobile terminal is moved from the position of the elevation angle of 0 ° to 30 ° and 60 °.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a measurement pattern according to the first measurement example.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a head-related transfer function selection device and a sound reproduction device according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a flowchart showing a first measurement example for measuring the user's head impulse response.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing a state in which the mobile terminal is positioned in front of the
  • FIG. 6 is a characteristic diagram showing the head-related transfer function when the sound of the measurement signal is output from the speaker in the anechoic room and the elevation angle is changed at an angle of 0 ° in the horizontal direction.
  • FIG. 7 is a flowchart showing a second measurement example for measuring the user's head impulse response.
  • FIG. 8 is a schematic diagram showing a state in which the mobile terminal is moved from 0 ° to 30 ° from a position at an angle of ⁇ 30 ° in the horizontal direction.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a measurement pattern according to the second measurement example.
  • FIG. 10 is a flowchart showing a third measurement example for measuring the head impulse response of the user.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a measurement pattern according to the third measurement example.
  • FIG. 12 summarizes the first to fourth measurement examples.
  • a general-purpose portable terminal 100 functions as a head-related transfer function selection device and a sound reproduction device.
  • the mobile terminal 100 may be a mobile phone such as a smartphone.
  • the mobile terminal 100 includes a camera 1, an acceleration sensor 2, and an angular velocity sensor 3.
  • the camera 1, the acceleration sensor 2, and the angular velocity sensor 3 are connected to a control unit 4 configured by, for example, a CPU.
  • the control unit 4 includes a measurement unit 41, a feature amount extraction unit 42, a characteristic selection unit 43, and a reproduction unit 44.
  • the photographing signal obtained by photographing the subject by the camera 1 is input to the measuring unit 41, supplied from the measuring unit 41 to the display unit 10, and displayed.
  • the camera 1 may shoot a subject and generate a shooting signal.
  • the acceleration detection signal detected by the acceleration sensor 2 and the angular velocity detection signal indicating the tilt and angle of the mobile terminal 100 detected by the angular velocity sensor 3 are input to the measurement unit 41.
  • the acceleration sensor 2 and the angular velocity sensor 3 may always operate while the mobile terminal 100 is powered on.
  • the measurement unit 41 can generate digital audio data which is a predetermined measurement signal for measuring the user's head impulse response (HRIR).
  • HRIR head impulse response
  • the measurement unit 41 supplies digital audio data to the D / A converter 5.
  • the D / A converter 5 converts the digital audio data into an analog audio signal and supplies it to the speaker 6.
  • the speaker 6 may be a speaker built in the mobile terminal 100. An external speaker may be used as the speaker 6.
  • the speaker 6 may be a monaural speaker or a stereo speaker.
  • the headphones 40 may be attached to the audio signal output terminal 7. How to use the headphones 40 will be described later.
  • the microphone 20 is connected to the microphone connection terminal 8.
  • the microphone 20 is preferably an earphone-type microphone that can be worn on the user's auricle.
  • the microphone 20 may be a monaural microphone or a stereo microphone. In the present embodiment, it is assumed that the microphone 20 is a monaural microphone.
  • the microphone 20 collects sound.
  • the analog audio signal output from the microphone 20 is input to the A / D converter 9 via the microphone connection terminal 8.
  • the A / D converter 9 converts the analog audio signal into digital audio data and supplies the digital audio data to the measurement unit 41.
  • the digital audio data input to the measurement unit 41 indicates the user's own HRIR that varies depending on the shape of the user's head and pinna.
  • the measuring unit 41 acquires HRIR when the mobile terminal 100 is positioned at a plurality of positions to be described later, and temporarily stores them in the storage unit 11.
  • the HRIR stored in the storage unit 11 is input to the feature amount extraction unit 42.
  • the feature amount extraction unit 42 performs a Fourier transform on the input HRIR to generate a head related transfer function (HRTF).
  • the measurement unit 41 may convert HRIR into HRTF and store it in the storage unit 11.
  • the feature amount extraction unit 42 acquires the feature amount of the user's HRTF. Details of the feature amount will be described later.
  • the feature quantity extracted by the feature quantity extraction unit 42 is input to the characteristic selection unit 43.
  • the external server 30 stores a database 301 in which HRTFs of a large number of people are associated with HRTF feature quantities described later.
  • the characteristic selection unit 43 accesses the server 30 via the communication unit 12 and selects, from the database 301, an HRTF having a feature quantity that most closely approximates the feature quantity extracted by the feature quantity extraction unit 42.
  • the selected HRTF is input to the characteristic selection unit 43 via the communication unit 12.
  • the selected HRTF is an HRTF substantially equivalent to the user's own HRTF.
  • the characteristic selection unit 43 supplies the HRTF to the reproduction unit 44.
  • the mobile terminal 100 may incorporate the database 301 in advance.
  • the portable terminal 100 may access the server 30 to read the data in the database 301 and store the same data as the database 301 in the storage unit 11 or another storage unit (not shown).
  • the digital audio data to be reproduced by the mobile terminal 100 is input to the reproduction unit 44 from the outside via the audio signal input terminal 13.
  • Digital audio data stored in a storage unit built in the mobile terminal 100 may be input to the playback unit 44.
  • an analog audio signal When an analog audio signal is input from the outside, it may be converted into digital audio data by the A / D converter 9 or another A / D converter and supplied to the reproduction unit 44.
  • the playback unit 44 has a filter 441 that performs a convolution operation on HRTFs in digital audio data.
  • the filter 441 performs convolution operation on the input digital audio data with the HRTF selected by the characteristic selection unit 43 and supplies the result to the D / A converter 5.
  • the D / A converter 5 converts the digital audio data supplied from the reproduction unit 44 into an analog audio signal.
  • the analog audio signal output from the D / A converter 5 is supplied to the headphones 40 via the audio signal output terminal 7.
  • the headphone 40 is an arbitrary headphone such as an overhead type, an inner type, or a canal type.
  • the headphone includes a so-called earphone.
  • the headphone 40 and the microphone 20 may be integrally configured.
  • the user wears the headphones 40 on his / her head or auricle and listens to the audio from the analog audio signal output from the audio signal output terminal 7. Since the filter 441 convolves an HRTF that is substantially equivalent to the user's own HRTF, the user can listen to the sound localized outside the head in a state suitable for the user.
  • the user can listen to the sound in a state where the left and right sounds are sounding from a predetermined angle direction described later.
  • a first measurement example will be described using the flowchart shown in FIG. 2 or a flowchart to be described later includes a step indicating an operation by the user and a step indicating a process executed by the mobile terminal 100.
  • the user wears the microphone 20 on one ear and sets the elevation angle ⁇ of the portable terminal 100 to 0 ° and the horizontal angle ⁇ to 0 ° in step S11.
  • the user wears the microphone 20 on the left ear 50L, for example, and positions the mobile terminal 100 in front of the head 50 (face). Assume that the mobile terminal 100 is in front of the face, and the horizontal angle ⁇ is 0 °.
  • the face position is set to the front using the video captured by the camera 1, the acceleration sensor 2, and the angular velocity sensor 3. Position correction may be performed.
  • an angle in the vertical direction when the mobile terminal 100 is moved in an arc shape in the vertical direction around the center of the head 50 is defined as an elevation angle ⁇ .
  • the elevation angle ⁇ is 0 ° when the user positions the mobile terminal 100 at the height of the left ear 50L or the right ear 50R.
  • the position of the mobile terminal 100 indicated by a solid line in FIGS. 3 and 4 is the set position of the mobile terminal 100 in step S11.
  • step S13 the user moves the elevation angle ⁇ of the portable terminal 100 from the 0 ° position to the 30 ° and 60 ° positions in a state where the sound of the measurement signal described above is output from the speaker 6.
  • the measurement unit 41 acquires HRIR of 0 °, 30 °, and 60 ° as the elevation angle ⁇ .
  • the measurement unit 41 receives a photographing signal obtained by photographing the subject by the camera 1, an acceleration detection signal from the acceleration sensor 2, and an angular velocity detection signal from the angular velocity sensor 3. Therefore, the measurement part 41 should just acquire HRIR in the time of the portable terminal 100 being located in each elevation angle (gamma) of 0 degrees, 30 degrees, and 60 degrees.
  • the user does not need to care about the elevation angle ⁇ , and may move the portable terminal 100 in the vertical direction so that the elevation angle ⁇ includes a range of 0 ° to 60 °.
  • the correct trajectory is displayed on the display unit 10. The trajectory may be corrected by performing the above process.
  • step S14 the user puts the microphone 20 on the other ear, sets the elevation angle ⁇ of the portable terminal 100 to 0 °, and positions it in the direction of 0 ° as the horizontal angle ⁇ .
  • step S16 the user moves the elevation angle ⁇ of the portable terminal 100 from the position of 0 ° to the positions of 30 ° and 60 ° in a state where the sound of the measurement signal is output from the speaker 6.
  • the measurement unit 41 acquires HRIR of 0 °, 30 °, and 60 ° as the elevation angle ⁇ .
  • the measurement pattern according to the first measurement example is the measurement pattern MP1 shown in FIG.
  • the elevation angles ⁇ of 0 °, 30 °, and 60 ° are merely examples, and other angles may be used, and the number of elevation angles ⁇ is not limited to three.
  • the number of elevation angles ⁇ is preferably two or more.
  • the feature amount extraction unit 42 extracts the HRIR feature amount in step S17.
  • the feature quantity extraction unit 42 may extract the HRIR feature quantity as follows.
  • the characteristic indicated by the solid line represents the HRTF measured when the sound of the measurement signal is output from the speaker 6 in the anechoic chamber with the horizontal angle ⁇ of 0 ° and the elevation angle ⁇ of 0 °. Yes.
  • the characteristics indicated by the alternate long and short dash line indicate the HRTF measured when the sound of the measurement signal is output from the speaker 6 in the anechoic chamber, where the horizontal angle ⁇ is 0 ° and the elevation angle ⁇ is 10 °.
  • HRTF as shown in FIG. 6 has different characteristics depending on the shape of the individual's head and ear.
  • Massachusetts Institute of Technology and Itakura Lab. Of Nagoya University and others have published a database of HRTFs measuring incident angles in all directions on the Internet.
  • FIG. 6 is published by Tohoku University Research Institute of Electronic Communication, Advanced Sound Information System Laboratory (http://www.ais.riec.tohoku.ac.jp/lab/db-hrtf/index-j.html) and others.
  • the HRTF measured in an anechoic room is obtained by measuring the measurement data of a specific subject in a horizontal direction of 0 ° and an elevation angle direction of 0 ° to 30 ° and graphically representing it.
  • the characteristic indicated by the broken line indicates the HRTF measured when the sound of the measurement signal is output from the speaker 6 in the anechoic chamber with the horizontal angle ⁇ of 0 ° and the elevation angle ⁇ of 20 °.
  • the characteristics indicated by the two-dot chain line indicate the HRTF measured when the horizontal angle ⁇ is 0 ° and the elevation angle ⁇ is 30 ° and the sound of the measurement signal is output from the speaker 6 in an anechoic chamber.
  • the frequency of the local peak P2 having a frequency of 10 kHz to 20 kHz is substantially the same when the elevation angle ⁇ is 0 ° to 30 °. Similarly, even if the elevation angle ⁇ (not shown) is 30 ° to 60 °, the frequency of the peak P2 is substantially the same.
  • the measurement data of other subjects by the present inventor were verified and diagrammatically.
  • the frequency of the peak P2 was the same or nearly the same when the elevation angle ⁇ was 0 ° to 30 °.
  • the feature amount extraction unit 42 extracts the frequency of the peak P2 as one of the feature amounts of the HRTF of each user.
  • the feature amount extraction unit 42 may extract the change amount of the amplitude increase / decrease of the peak P2 corresponding to the elevation angle ⁇ as the HRTF feature amount in addition to the frequency of the peak P2.
  • each person's HRTF and at least the feature amount 1 are associated with each other.
  • step S ⁇ b> 18 the characteristic selection unit 43 selects the HRTF having the feature quantity most similar to the feature quantity 1 extracted by the feature quantity extraction unit 42 from the database 301, and sends the HRTF to the reproduction unit 44. Set and finish the process.
  • HRTF is, for example, data of HRTF ( ⁇ , 0) and HRTF ( ⁇ , 0) for localizing the left and right voices in the direction of the horizontal angle ⁇ ⁇ ° with an elevation angle ⁇ .
  • the angle ⁇ ° is, for example, 30 °.
  • step S21 the user wears the microphone 20 on one ear, sets the elevation angle ⁇ of the portable terminal 100 to 0 °, and positions it at a predetermined position in the horizontal direction.
  • the user wears the microphone 20 on the left ear 50L, for example, and positions the mobile terminal 100 on the left side of the front of the head 50 (face), for example.
  • an image captured by the camera 1, an acceleration sensor 2, an angular velocity sensor 3 and the like. May be used to correct the position so that the face is in front.
  • step S22 the user outputs the sound of the measurement signal from the speaker 6, and the mobile terminal 100 is centered on the center of the head 50 and has a circular arc shape in the horizontal direction as indicated by a two-dot chain line in FIG. Move to.
  • the measurement unit 41 acquires HRIR of ⁇ 30 ° and 30 as the horizontal angle ⁇ .
  • the measurement unit 41 may acquire the HRIR when the mobile terminal 100 is positioned at the horizontal angles ⁇ of ⁇ 30 ° and 30 respectively.
  • the user does not have to worry about the angle ⁇ in the horizontal direction strictly, and may move the mobile terminal 100 in the horizontal direction so that the angle ⁇ in the horizontal direction includes a range of ⁇ 30 ° to 30 °.
  • step S23 the user outputs the measurement signal sound from the speaker 6 and sets the horizontal angle ⁇ to 0 ° and the elevation angle ⁇ of the portable terminal 100 from the position of 0 ° to 30 °. And move to the 60 ° position.
  • the measurement unit 41 acquires HRIR of 0 °, 30 °, and 60 ° as the elevation angle ⁇ .
  • step S24 the user attaches the microphone 20 to the other ear, sets the elevation angle ⁇ of the portable terminal 100 to 0 °, and positions it at a predetermined position in the horizontal direction as in step S21.
  • step S25 the user moves the mobile terminal 100 in an arc shape in the horizontal direction around the center of the head 50 with the sound of the measurement signal output from the speaker 6.
  • the measurement unit 41 acquires HRIR of ⁇ 30 ° and 30 as the horizontal angle ⁇ .
  • step S26 the user outputs the measurement signal sound from the speaker 6 and sets the horizontal angle ⁇ to 0 ° and the elevation angle ⁇ of the mobile terminal 100 from the position of 0 ° to 30 °. And move to the 60 ° position.
  • the measurement unit 41 acquires HRIR of 0 °, 30 °, and 60 ° as the elevation angle ⁇ .
  • the mobile terminal 100 was deviated from the trajectory for moving the measurement.
  • a process such as displaying a correct trajectory on the display unit 10 may be performed to correct the trajectory.
  • Measurement patterns according to the second measurement example are measurement patterns MP1 and MP2 shown in FIG. In FIG. 7, the measurement pattern MP1 is followed by the measurement pattern MP1, but the order may be reversed.
  • elevation angles ⁇ of 0 °, 30 °, and 60 ° are merely examples, and other angles may be used, and the number of elevation angles ⁇ is not limited to three.
  • the number of elevation angles ⁇ is preferably two or more.
  • the horizontal angle ⁇ is not limited to ⁇ 30 ° and 30 °.
  • the feature amount extraction unit 42 extracts the feature amount of HRTF in step S27.
  • the feature quantity extraction unit 42 may extract the HRIR feature quantity as follows.
  • each HRTF of a large number of people is associated with at least feature quantities 1, 4, and 5.
  • the frequency of the peak P1 near 4 kHz in FIG. 6 may be added to the feature amounts 4 and 5 as the feature amount. Since the frequency of the peak P1 is different for each person, the frequency of the peak P1 can be set as one of the feature amounts of the HRTF for each user. The amplitude value of the peak P1 may be added as a feature value of HRIR.
  • step S ⁇ b> 28 the characteristic selection unit 43 selects an HRTF having a feature quantity most similar to the feature quantities 1, 4, and 5 extracted by the feature quantity extraction unit 42 from the database 301.
  • the playback unit 44 is set and the process is terminated.
  • HRTF The specific data of HRTF is the same as that of the first measurement example.
  • HRTF ( ⁇ , 0) HRTF ( ⁇ , 0).
  • HRTF ( ⁇ , 0) HRTF ( ⁇ , 0).
  • the angle ⁇ ° is, for example, 30 °.
  • ⁇ Third measurement example> A third measurement example will be described using the flowchart shown in FIG. In FIG. 10, the user attaches the microphone 20 to one ear and sets the elevation angle ⁇ of the portable terminal 100 to 0 ° and the horizontal angle ⁇ to ⁇ 30 ° in step S301.
  • the position of the mobile terminal 100 indicated by a solid line in FIG. 8 is the setting position of the mobile terminal 100 in step S301.
  • step S302 the user moves the mobile terminal 100 in the elevation direction with the sound of the measurement signal being output from the speaker 6.
  • the measurement unit 41 acquires HRIR of 0 °, 30 °, and 60 ° as the elevation angle ⁇ .
  • step S303 the user sets the elevation angle ⁇ of the mobile terminal 100 to 0 ° and positions the horizontal angle ⁇ as 30 °.
  • step S304 the user moves the portable terminal 100 in the elevation angle direction with the sound of the measurement signal output from the speaker 6.
  • the measurement unit 41 acquires HRIR of 0 °, 30 °, and 60 ° as the elevation angle ⁇ .
  • step S305 the user wears the microphone 20 on the other ear, and sets the elevation angle ⁇ of the portable terminal 100 to 0 ° and the horizontal angle ⁇ to ⁇ 30 ° as in step S301. .
  • step S306 the user moves the portable terminal 100 in the elevation direction while outputting the sound of the measurement signal from the speaker 6.
  • the measurement unit 41 acquires HRIR of 0 °, 30 °, and 60 ° as the elevation angle ⁇ .
  • step S307 the user sets the elevation angle ⁇ of the mobile terminal 100 to 0 ° and positions the horizontal angle ⁇ as 30 °.
  • step S308 the user moves the portable terminal 100 in the elevation direction with the sound of the measurement signal being output from the speaker 6.
  • the measurement unit 41 acquires HRIR of 0 °, 30 °, and 60 ° as the elevation angle ⁇ .
  • the image taken by the camera 1 and the information of the acceleration sensor 2 and the angular velocity sensor 3 deviate from the trajectory for moving the mobile terminal 100 at the time of measurement. If this is detected, the correct trajectory may be displayed on the display unit 10 to correct the trajectory.
  • Measurement patterns according to the third measurement example are measurement patterns MP3 and MP4 shown in FIG. In FIG. 10, the measurement pattern MP4 is followed by the measurement pattern MP3, but the order may be reversed.
  • elevation angles ⁇ of 0 °, 30 °, and 60 ° are merely examples, and other angles may be used, and the number of elevation angles ⁇ is not limited to three.
  • the number of elevation angles ⁇ is preferably two or more.
  • the horizontal angle ⁇ is not limited to ⁇ 30 ° and 30 °.
  • the feature quantity extraction unit 42 extracts the feature quantity of the HRTF in step S309.
  • the feature quantity extraction unit 42 may extract the HRIR feature quantity as follows.
  • the frequency of the peak P2 when the horizontal angle ⁇ in the measurement pattern MP3 shown in FIG. 11 is ⁇ 30 ° and the elevation angle ⁇ is 0 °, 30 °, and 60 ° is referred to as a feature amount 2.
  • the frequency of the peak P2 when the horizontal angle ⁇ in the measurement pattern MP4 shown in FIG. 11 is 30 ° and the elevation angle ⁇ is 0 °, 30 °, and 60 ° is referred to as a feature amount 3.
  • each person's HRTFs and at least feature quantities 2 and 3 are associated with each other.
  • the feature amount extraction unit 42 may extract the change amount of the amplitude increase / decrease of the peak P2 corresponding to the elevation angle ⁇ as the HRTF feature amount in addition to the frequency of the peak P2.
  • step S310 the characteristic selection unit 43 selects, from the database 301, the HRTF having the feature quantity closest to the feature quantities 2 and 3 extracted by the feature quantity extraction unit 42, and reproduces the HRTF. Set to 44 to end the process.
  • HRTF The specific data of HRTF is the same as that of the first measurement example.
  • HRTF ( ⁇ , 0) HRTF ( ⁇ , 0).
  • HRTF ( ⁇ , 0) HRTF ( ⁇ , 0).
  • the angle ⁇ ° is, for example, 30 °.
  • the characteristic selection unit 43 does not necessarily need to select data stored in pairs in the database 301 as HRTF ( ⁇ , 0) and HRTF ( ⁇ , 0) data.
  • the feature quantity 2 by the measurement pattern MP3 and the feature quantity 3 by the measurement pattern MP4 shown in FIG. 11 are used, but the feature quantities 4 and 5 in the second measurement example may be added thereto.
  • the user may perform a fourth measurement example in which all the measurement patterns MP1 to MP4 described above are measured.
  • the database 301 associates HRTFs and feature amounts 1 to 5 of a large number of people.
  • the characteristic selection unit 43 selects from the database 301 the HRTF having the feature quantity closest to the feature quantity 1 to 5 extracted by the feature quantity extraction unit 42 and sets the HRTF in the reproduction unit 44.
  • FIG. 12 is a summary of the first to fourth measurement examples described above. As shown in FIG. 12, in the first measurement example, in order to select the HRTF, the feature quantity 1 by the measurement pattern MP1 with the horizontal angle ⁇ of 0 ° and the elevation angle ⁇ of 0 °, 30 °, and 60 ° is shown. Used.
  • the feature amount 1 by the measurement pattern MP1 with the horizontal angle ⁇ of 0 °, the elevation angle ⁇ of 0 °, 30 °, and 60 ° and the horizontal angle ⁇ are set as follows.
  • Features 4 and 5 based on the measurement pattern MP2 with ⁇ 30 ° and 30 ° and an elevation angle ⁇ of 0 ° are used.
  • the feature amount 2 by the measurement pattern MP3 in which the horizontal angle ⁇ is ⁇ 30 ° and the elevation angle ⁇ is 0 °, 30 °, and 60 °, and the horizontal angle ⁇ Is 30 °, and the feature amount 3 by the measurement pattern MP4 with an elevation angle ⁇ of 0 °, 30 ° and 60 ° is used.
  • the feature amounts 1 to 5 by the measurement patterns MP1 to MP4 are used to select the HRTF.
  • the second and third measurement examples are more preferable than the first measurement example, and the fourth measurement example is most preferable.
  • the measurement becomes more complicated as the number of measurement patterns increases.
  • the head-related transfer function selection device includes the measurement unit 41, the feature amount extraction unit 42, and the characteristic selection unit 43.
  • the measurement unit 41 acquires the user's head impulse response based on the audio signal collected by the microphone 20 attached to the user's ear in a state where the predetermined sound as the measurement signal is generated from the speaker 6.
  • the feature amount extraction unit 42 extracts feature amounts of frequency characteristics corresponding to the head impulse response. Based on the feature amount extracted by the feature amount extraction unit 42, the characteristic selection unit 43 selects one of the heads from the database 301 that associates the head transfer function of each of the plurality of persons with the feature amount of the head transfer function. Select the transfer function.
  • the speaker 6 (mobile terminal 100) is positioned in front of the user's face, the horizontal angle ⁇ is 0 ° and the elevation angle ⁇ is 0 °.
  • the measurement unit 41 moves the speaker 6 in a circular arc shape in the vertical direction and sets the elevation angle ⁇ to a plurality of angles while the speaker 6 is positioned at a predetermined angle ⁇ of 0 ° or positive or negative. It is preferable to obtain a plurality of head impulse responses when positioned.
  • the feature amount extraction unit 42 may extract feature amounts based on frequency characteristics corresponding to a plurality of head impulse responses.
  • the measurement unit 41 may acquire a plurality of head impulse responses when the speaker 6 is positioned at a predetermined positive and negative angle ⁇ with the elevation angle ⁇ set to 0 °.
  • a predetermined sound as a measurement signal is generated by the speaker 6, and the predetermined sound is picked up by the microphone 20 attached to the user's ear based on the user's sound signal. Get head impulse response.
  • the head related transfer function selection method extracts the feature quantity of the frequency characteristic corresponding to the head impulse response, and based on the extracted feature quantity, the head related transfer function and the head of each of a plurality of persons are extracted.
  • One of the head-related transfer functions is selected from a database in which the feature amounts of the partial transfer functions are associated with each other.
  • head-related transfer function selection device and head-related transfer function selection method of the present embodiment it is possible to easily select a head-related transfer function that approximates its own head-related transfer function.
  • the playback unit 44 may also be configured by a computer program.
  • the computer program may be stored in a computer-readable non-transitory storage medium, or may be provided via an arbitrary communication line such as the Internet.
  • the computer program may be a program product.
  • the head-related transfer function selection program of the present embodiment is based on the audio signal collected by the microphone 20 attached to the user's ear in a state in which the computer generates a predetermined sound as a measurement signal from the speaker 6.
  • the step of obtaining the user's head impulse response is executed.
  • the head related transfer function selection program causes the computer to execute a step of extracting feature values of frequency characteristics corresponding to the head impulse response.
  • the head-related transfer function selection program allows any one of the database 301 that associates the head-related transfer functions of each of a plurality of persons and the characteristic values of the head-related transfer functions to the computer based on the extracted feature values.
  • the step of selecting the head-related transfer function is executed.
  • the head-related transfer function selection program of this embodiment it is possible to easily select a head-related transfer function that approximates its own head-related transfer function, and to easily realize a localization effect close to its own characteristics. .
  • the audio reproduction device includes a reproduction unit that reproduces audio data by convolving the head transfer function selected by the characteristic selection unit 43 with audio data and the head related transfer function selection device according to the present embodiment. 44. Therefore, according to the audio reproduction device of the present embodiment, an audio signal can be reproduced using a head-related transfer function that approximates its own head-related transfer function.
  • the present invention is not limited to the embodiment described above, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
  • the use of hardware and software is arbitrary.
  • the present invention can be used with any portable terminal.

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Abstract

測定部（４１）は、スピーカ（６）から測定信号としての所定の音声を発生させた状態で、ユーザの耳に装着したマイクロホン（２０）によって収音した音声信号に基づいて、ユーザの頭部インパルス応答を取得する。特徴量抽出部（４２）は、頭部インパルス応答に対応する周波数特性の特徴量を抽出する。特性選択部（４３）は、抽出された特徴量に基づいて、複数の人それぞれの頭部伝達関数と頭部伝達関数の特徴量とを対応付けたデータベース（３０１）からいずれかの頭部伝達関数を選択する。

Description

頭部伝達関数選択装置、頭部伝達関数選択方法、頭部伝達関数選択プログラム、音声再生装置
　本開示は、ユーザ自身の頭部伝達関数と近い頭部伝達関数を選択することができる頭部伝達関数選択装置、頭部伝達関数選択方法、頭部伝達関数選択プログラム、ユーザ自身の頭部伝達関数と近い頭部伝達関数を用いて音声信号を再生することができる音声再生装置に関する。
　ヘッドホン（イヤホン）によって音声信号を再生して聴くと、音声が頭の中で鳴っているように感じる頭内定位という現象が起こりやすい。ダミーヘッドや他人の頭部による頭部伝達関数を用いて、音声が頭の外で鳴っているように頭外定位させる技術を用いれば、頭内定位の現象を低減させることができる。
特開２０１３－１６８９２４号公報 特表２０１３－５２４７１１号公報
　頭部伝達関数は、頭部や耳介の形状によって特性が異なる。よって、ヘッドホンを装着して音声を聴くユーザ自身の頭部伝達関数を用いて音声を頭外定位させることが望ましい。しかしながら、自分自身の頭部伝達関数を日常生活の中で測定することは容易ではない。
　実施形態は、自分自身の頭部伝達関数に近似する頭部伝達関数を容易に選択することができる頭部伝達関数選択装置、頭部伝達関数選択方法、頭部伝達関数選択プログラムを提供することを目的とする。また、本発明は、自分自身の頭部伝達関数に近似する頭部伝達関数を用いて音声信号を再生することができる音声再生装置を提供することを目的とする。
　実施形態の第１の態様によれば、スピーカから測定信号としての所定の音声を発生させた状態で、ユーザの耳に装着したマイクロホンによって収音した音声信号に基づいて、前記ユーザの頭部インパルス応答を取得する測定部と、前記頭部インパルス応答に対応する周波数特性の特徴量を抽出する特徴量抽出部と、前記特徴量抽出部によって抽出された特徴量に基づいて、複数の人それぞれの頭部伝達関数と頭部伝達関数の特徴量とを対応付けたデータベースからいずれかの頭部伝達関数を選択する特性選択部とを備えることを特徴とする頭部伝達関数選択装置が提供される。
　実施形態の第２の態様によれば、スピーカによって測定信号としての所定の音声を発生させ、前記所定の音声をユーザの耳に装着したマイクロホンによって収音した音声信号に基づいて、前記ユーザの頭部インパルス応答を取得し、前記頭部インパルス応答に対応する周波数特性の特徴量を抽出し、抽出された特徴量に基づいて、複数の人それぞれの頭部伝達関数と頭部伝達関数の特徴量とを対応付けたデータベースからいずれかの頭部伝達関数を選択することを特徴とする頭部伝達関数選択方法が提供される。
　実施形態の第３の態様によれば、コンピュータに、スピーカから測定信号としての所定の音声を発生させた状態で、ユーザの耳に装着したマイクロホンによって収音した音声信号に基づいて、前記ユーザの頭部インパルス応答を取得するステップと、前記頭部インパルス応答に対応する周波数特性の特徴量を抽出するステップと、抽出された特徴量に基づいて、複数の人それぞれの頭部伝達関数と頭部伝達関数の特徴量とを対応付けたデータベースからいずれかの頭部伝達関数を選択するステップとを実行させることを特徴とする頭部伝達関数選択プログラムが提供される。
　実施形態の第４の態様によれば、スピーカから測定信号としての所定の音声を発生させた状態で、ユーザの耳に装着したマイクロホンによって収音した音声信号に基づいて、前記ユーザの頭部インパルス応答を取得する測定部と、前記頭部インパルス応答に対応する周波数特性の特徴量を抽出する特徴量抽出部と、前記特徴量抽出部によって抽出された特徴量に基づいて、複数の人それぞれの頭部伝達関数と頭部伝達関数の特徴量とを対応付けたデータベースからいずれかの頭部伝達関数を選択する特性選択部と、音声データに、前記特性選択部によって選択された頭部伝達関数を畳み込み演算して、前記音声データを再生する再生部とを備えることを特徴とする音声再生装置が提供される。
　実施形態の頭部伝達関数選択装置、頭部伝達関数選択方法、頭部伝達関数選択プログラムによれば、自分自身の頭部伝達関数に近似する頭部伝達関数を容易に選択することができ、自分自身の特性に近い定位効果を容易に実現できる。実施形態の音声再生装置によれば、自分自身の頭部伝達関数に近似する頭部伝達関数を用いて音声信号を再生することができる。
図１は、一実施形態の頭部伝達関数選択装置及び音声再生装置を示すブロック図である。 図２は、ユーザの頭部インパルス応答を測定する第１測定例を示すフローチャートである。 図３は、携帯端末を水平方向の角度０°、仰角０°である顔の正面に位置させた状態を示す模式図である。 図４は、携帯端末を仰角０°の位置から３０°及び６０°に移動させる状態を示す模式図である。 図５は、第１測定例による測定パターンを示す図である。 図６は、無響室において測定信号の音声をスピーカより出力させて、水平方向の角度０°で仰角を変化させたときの頭部伝達関数を示す特性図である。 図７は、ユーザの頭部インパルス応答を測定する第２測定例を示すフローチャートである。 図８は、携帯端末を水平方向の角度－３０°の位置から０°，３０°に移動させる状態を示す模式図である。 図９は、第２測定例による測定パターンを示す図である。 図１０は、ユーザの頭部インパルス応答を測定する第３測定例を示すフローチャートである。 図１１は、第３測定例による測定パターンを示す図である。 図１２は、第１～第４測定例をまとめた図である。
　以下、一実施形態の頭部伝達関数選択装置、頭部伝達関数選択方法、頭部伝達関数選択プログラム、音声再生装置について、添付図面を参照して説明する。
＜頭部伝達関数選択装置及び音声再生装置の全体構成＞
　まず、図１を用いて、一実施形態の頭部伝達関数選択装置及び音声再生装置の全体構成を説明する。
　図１において、汎用の携帯端末１００は、頭部伝達関数選択装置及び音声再生装置として機能する。携帯端末１００は、一例として、スマートフォン等の携帯電話であってもよい。
　携帯端末１００は、カメラ１と、加速度センサ２と、角速度センサ３とを備える。カメラ１と、加速度センサ２と、角速度センサ３とは、例えばＣＰＵによって構成される制御部４に接続されている。制御部４は、測定部４１と、特徴量抽出部４２と、特性選択部４３と、再生部４４とを有する。
　カメラ１が被写体を撮影した撮影信号は測定部４１に入力され、測定部４１より表示部１０に供給されて表示される。ユーザが、図示していない操作部によって所定の操作をしたら、カメラ１は被写体を撮影して撮影信号を生成すればよい。
　加速度センサ２が検出した加速度検出信号と、角速度センサ３が検出した携帯端末１００の傾きや角度を示す角速度検出信号は測定部４１に入力される。加速度センサ２及び角速度センサ３は、携帯端末１００の電源が投入されている状態で常時動作していてもよい。
　測定部４１は、ユーザの頭部インパルス応答（ＨＲＩＲ）を測定するための所定の測定信号であるデジタル音声データを発生させることができる。ユーザが操作部によって所定の操作をしたら、測定部４１はデジタル音声データをＤ／Ａ変換器５に供給する。
　Ｄ／Ａ変換器５はデジタル音声データをアナログ音声信号に変換して、スピーカ６に供給する。スピーカ６は、携帯端末１００に内蔵されているスピーカでよい。スピーカ６として、外付けのスピーカを用いてもよい。スピーカ６はモノラルスピーカであってもよく、ステレオスピーカであってもよい。
　音声信号出力端子７には、ヘッドホン４０が取り付けられることがある。ヘッドホン４０の使い方については後述する。
　マイクロホン接続端子８には、マイクロホン２０が接続されている。マイクロホン２０は、ユーザの耳介に装着できるイヤホン型のマイクロホンであることが好ましい。マイクロホン２０は、モノラルのマイクロホンであってもよく、ステレオのマイクロホンであってもよい。本実施形態においては、マイクロホン２０は、モノラルのマイクロホンであるとする。
　後述するようにして、ユーザが携帯端末１００を自分の顔の前方に位置させた状態でスピーカ６より音声を出力させたとき、マイクロホン２０は音声を収音する。マイクロホン２０より出力されたアナログ音声信号は、マイクロホン接続端子８を介してＡ／Ｄ変換器９に入力される。Ａ／Ｄ変換器９は、アナログ音声信号をデジタル音声データに変換して、測定部４１に供給する。
　測定部４１に入力されるデジタル音声データは、ユーザの頭部や耳介の形状によって異なるユーザ自身のＨＲＩＲを示す。
　測定部４１は、携帯端末１００を後述する複数の位置に位置させたときのＨＲＩＲを取得して、記憶部１１に一時的に記憶させる。記憶部１１に記憶されたＨＲＩＲは、特徴量抽出部４２に入力される。
　特徴量抽出部４２は、入力されたＨＲＩＲをフーリエ変換して頭部伝達関数（ＨＲＴＦ）を生成する。測定部４１がＨＲＩＲをＨＲＴＦに変換して、記憶部１１に記憶させてもよい。
　特徴量抽出部４２は、ユーザのＨＲＴＦが有する特徴量を取得する。特徴量の詳細については後述する。特徴量抽出部４２が抽出した特徴量は、特性選択部４３に入力される。
　外部のサーバ３０には、多数の人のそれぞれのＨＲＴＦと、後述するＨＲＴＦの特徴量とを対応付けたデータベース３０１が記憶されている。特性選択部４３は、通信部１２を介してサーバ３０にアクセスし、データベース３０１より、特徴量抽出部４２が抽出した特徴量に最も近似する特徴量を有するＨＲＴＦを選択する。
　選択されたＨＲＴＦは、通信部１２を介して特性選択部４３に入力される。選択されたＨＲＴＦは、ユーザ自身のＨＲＴＦとほぼ同等のＨＲＴＦである。特性選択部４３は、ＨＲＴＦを再生部４４に供給する。
　携帯端末１００が予めデータベース３０１を内蔵していてもよい。携帯端末１００がサーバ３０にアクセスしてデータベース３０１のデータを読み出し、記憶部１１または図示していない他の記憶部にデータベース３０１と同様のデータを記憶させもよい。
　再生部４４には、音声信号入力端子１３を介して、外部より、携帯端末１００によって再生すべきデジタル音声データが入力される。再生部４４に、携帯端末１００に内蔵された記憶部に記憶されたデジタル音声データが入力されてもよい。外部よりアナログ音声信号が入力される場合には、Ａ／Ｄ変換器９または他のＡ／Ｄ変換器によってデジタル音声データに変換して再生部４４に供給すればよい。
　再生部４４は、デジタル音声データにＨＲＴＦを畳み込み演算するフィルタ４４１を有する。フィルタ４４１は、入力されたデジタル音声データに特性選択部４３によって選択されたＨＲＴＦを畳み込み演算して、Ｄ／Ａ変換器５に供給する。Ｄ／Ａ変換器５は、再生部４４より供給されたデジタル音声データをアナログ音声信号に変換する。
　Ｄ／Ａ変換器５より出力されたアナログ音声信号は、音声信号出力端子７を介してヘッドホン４０に供給される。ヘッドホン４０は、オーバヘッド型、インナイヤ型、カナル型等の任意のヘッドホンである。ヘッドホンには、イヤホンと称されているものも含まれる。ヘッドホン４０とマイクロホン２０とが一体的に構成されていてもよい。
　ユーザは、ヘッドホン４０を頭部または耳介に装着して、音声信号出力端子７より出力されたアナログ音声信号による音声を聴く。フィルタ４４１によってユーザ自身のＨＲＴＦとほぼ同等のＨＲＴＦが畳み込まれていることから、ユーザは、自分自身に適した状態で頭外定位した音声を聴くことができる。
　また、ユーザは、左右の音声が後述する所定の角度方向から鳴っているような状態で音声を聴くことができる。
　次に、ユーザのＨＲＩＲを測定するための具体的な測定例を順に説明する。
＜第１測定例＞
　図２に示すフローチャートを用いて、第１測定例を説明する。図２に示すフローチャートまたは後述するフローチャートは、ユーザによる動作を示すステップと、携帯端末１００で実行される処理を示すステップとを含む。
　図２において、ユーザは、ステップＳ１１にて、マイクロホン２０を一方の耳に装着し、携帯端末１００の仰角γを０°とし、水平方向の角度θとして０°の方向に位置させる。
　具体的には、図３に示すように、ユーザは例えば左耳５０Ｌにマイクロホン２０を装着し、携帯端末１００を頭部５０（顔）の正面に位置させる。携帯端末１００が顔の正面である状態を、水平方向の角度θが０°であるとする。
　また、携帯端末１００が所望の位置に正しく位置していることを確認するために、カメラ１で撮影した映像や、加速度センサ２、角速度センサ３を用いて、顔の位置が正面となるように、位置補正を行ってもよい。
　図４に示すように、携帯端末１００を頭部５０の中心を中心として垂直方向に円弧状に移動させたときの垂直方向の角度を仰角γとする。ユーザが携帯端末１００を左耳５０Ｌまたは右耳５０Ｒの高さに位置させた状態を、仰角γが０°であるとする。
　図３及び図４に実線で示す携帯端末１００の位置が、ステップＳ１１による携帯端末１００の設定位置である。
　ユーザは、ステップＳ１３にて、上述した測定信号の音声をスピーカ６より出力させた状態で、携帯端末１００の仰角γを０°の位置から、３０°及び６０°の位置へと移動させる。このとき、測定部４１は、仰角γとして０°，３０°及び６０°のＨＲＩＲを取得する。
　測定部４１には、カメラ１が被写体を撮影した撮影信号、加速度センサ２からの加速度検出信号、角速度センサ３からの角速度検出信号が入力される。よって、測定部４１は、携帯端末１００が、０°，３０°及び６０°のそれぞれの仰角γに位置した時点でのＨＲＩＲを取得すればよい。
　ユーザは、仰角γを厳密に気にする必要はなく、仰角γが０°から６０°の範囲を含むように、携帯端末１００を垂直方向に移動させればよい。このとき、カメラ１で撮影した映像と加速度センサ２、角速度センサ３の情報から、測定時の携帯端末１００を移動させる軌道から外れたことを検出した場合、正しい軌道を表示部１０に表示するなどの処理を行い、軌道を修正可能としてもよい。
　次に、ユーザは、ステップＳ１４にて、マイクロホン２０をもう一方の耳に装着し、携帯端末１００の仰角γを０°とし、水平方向の角度θとして０°の方向に位置させる。
　ユーザは、ステップＳ１６にて、測定信号の音声をスピーカ６より出力させた状態で、携帯端末１００の仰角γを０°の位置から、３０°及び６０°の位置へと移動させる。このとき、測定部４１は、仰角γとして０°，３０°及び６０°のＨＲＩＲを取得する。
　第１測定例による測定パターンは、図５に示す測定パターンＭＰ１である。なお、仰角γの０°，３０°及び６０°は単なる例であり、他の角度でもよいし、仰角γの数は３つに限定されるものではない。仰角γの数は２つ以上とするのがよい。
　特徴量抽出部４２は、ステップＳ１７にて、ＨＲＩＲの特徴量を抽出する。特徴量抽出部４２は、一例として、次のようにＨＲＩＲの特徴量を抽出すればよい。
　図６において、実線で示す特性は、水平方向の角度θを０°、仰角γを０°として、無響室で、測定信号の音声をスピーカ６より出力させたときに測定したＨＲＴＦを示している。一点鎖線で示す特性は、水平方向の角度θを０°、仰角γを１０°として、無響室で、測定信号の音声をスピーカ６より出力させたときに測定したＨＲＴＦを示している。
　図６に示すようなＨＲＴＦは、個人の頭部形状や耳の形状により特性が異なる。マサチューセッツ工科大学や名古屋大学の板倉研究室らは、全方向における入射角度を測定したＨＲＴＦのデータベースをインターネットで公開している。
　図６は、東北大学電子通信研究所先端音情報システム研究室(http://www.ais.riec.tohoku.ac.jp/lab/db-hrtf/index-j.html)らが公開している、無響室で測定したＨＲＴＦについて、ある特定の被験者における水平方向０°、仰角方向０°～３０°の測定データを取得し、図式化したものである。
　破線で示す特性は、水平方向の角度θを０°、仰角γを２０°として、無響室で、測定信号の音声をスピーカ６より出力させたときに測定したＨＲＴＦを示している。二点鎖線で示す特性は、水平方向の角度θを０°、仰角γを３０°として、無響室で、測定信号の音声をスピーカ６より出力させたときに測定したＨＲＴＦを示している。
　図６に示すように、周波数１０ｋＨｚ～２０ｋＨｚの局所的なピークＰ２の周波数は、仰角γが０°～３０°でほぼ同一である。ここでは図示していない仰角γが３０°～６０°でも同様に、ピークＰ２の周波数はほぼ同一となる。
　前述のデータベースを参照し、本発明者による他の被験者の測定データを検証し図式化したところ、同一被験者においては、仰角γが０°から３０°において、ピークＰ２の周波数は同一またはほぼ同一であるが、異なる被験者においては発生するピークＰ２は異なる周波数となることを確認した。このため、特徴量抽出部４２は、ピークＰ２の周波数をユーザそれぞれのＨＲＴＦの特徴量の１つとして抽出する。
　特徴量抽出部４２は、ピークＰ２の周波数に加えて、仰角γに応じたピークＰ２の振幅増減の変化量をＨＲＴＦの特徴量として抽出してもよい。
　図５に示す測定パターンＭＰ１によって測定したＨＲＴＦの特徴量を特徴量１と称することとする。データベース３０１には、多数の人のそれぞれのＨＲＴＦと少なくとも特徴量１とが対応付けられている。
　図２に戻り、特性選択部４３は、ステップＳ１８にて、データベース３０１より、特徴量抽出部４２が抽出した特徴量１に最も近似する特徴量を有するＨＲＴＦを選択し、ＨＲＴＦを再生部４４に設定して処理を終了させる。
　ＨＲＴＦは、一例として、左右の音声を仰角γで水平方向の角度±θ°の方向に定位させるＨＲＴＦ（θ，０），ＨＲＴＦ（－θ，０）なるデータである。角度θ°は例えば３０°である。
＜第２測定例＞
　図７に示すフローチャートを用いて、第２測定例を説明する。図７において、ユーザは、ステップＳ２１にて、マイクロホン２０を一方の耳に装着し、携帯端末１００の仰角γを０°とし、水平方向の所定の位置に位置させる。
　具体的には、図８に示すように、ユーザは例えば左耳５０Ｌにマイクロホン２０を装着し、携帯端末１００を頭部５０（顔）の正面に対して例えば左側に位置させる。第２測定例においても、第１速定例と同様に、携帯端末１００が所望の位置に正しく位置していることを確認するために、カメラ１で撮影した映像や、加速度センサ２、角速度センサ３を用いて、顔の位置が正面となるように、位置補正を行ってもよい。
　ユーザは、ステップＳ２２にて、測定信号の音声をスピーカ６より出力させた状態で、携帯端末１００を頭部５０の中心を中心として、図８に二点鎖線で示すように水平方向に円弧状に移動させる。このとき、測定部４１は、水平方向の角度θとして－３０°及び３０のＨＲＩＲを取得する。
　ここでも、測定部４１には、カメラ１が被写体を撮影した撮影信号、加速度センサ２からの加速度検出信号、角速度センサ３からの角速度検出信号が入力される。よって、測定部４１は、携帯端末１００が、－３０°及び３０それぞれの水平方向の角度θに位置した時点でのＨＲＩＲを取得すればよい。
　ユーザは、水平方向の角度θを厳密に気にする必要はなく、水平方向の角度θが－３０°から３０°の範囲を含むように、携帯端末１００を水平方向に移動させればよい。
　次に、ユーザは、ステップＳ２３にて、測定信号の音声をスピーカ６より出力させた状態で、水平方向の角度θを０°とし、携帯端末１００の仰角γを０°の位置から、３０°及び６０°の位置へと移動させる。このとき、測定部４１は、仰角γとして０°，３０°及び６０°のＨＲＩＲを取得する。
　引き続き、ユーザは、ステップＳ２４にて、マイクロホン２０をもう一方の耳に装着し、ステップＳ２１と同様に、携帯端末１００の仰角γを０°とし、水平方向の所定の位置に位置させる。
　ユーザは、ステップＳ２５にて、測定信号の音声をスピーカ６より出力させた状態で、携帯端末１００を頭部５０の中心を中心として水平方向に円弧状に移動させる。このとき、測定部４１は、水平方向の角度θとして－３０°及び３０のＨＲＩＲを取得する。
　次に、ユーザは、ステップＳ２６にて、測定信号の音声をスピーカ６より出力させた状態で、水平方向の角度θを０°とし、携帯端末１００の仰角γを０°の位置から、３０°及び６０°の位置へと移動させる。このとき、測定部４１は、仰角γとして０°，３０°及び６０°のＨＲＩＲを取得する。
　第２測定例においても、第１測定例と同様に、カメラ１で撮影した映像と加速度センサ２、角速度センサ３の情報から、測定時の携帯端末１００を移動させる軌道から外れたことを検出した場合、正しい軌道を表示部１０に表示するなどの処理を行い、軌道を修正可能としてもよい。
　第２測定例による測定パターンは、図９に示す測定パターンＭＰ１及びＭＰ２である。図７では、測定パターンＭＰ２による測定の次に測定パターンＭＰ１による測定としたが、順番は逆でもよい。
　同様に、仰角γの０°，３０°及び６０°は単なる例であり、他の角度でもよいし、仰角γの数は３つに限定されるものではない。仰角γの数は２つ以上とするのがよい。水平方向の角度θは－３０°と３０°に限定されない。
　特徴量抽出部４２は、ステップＳ２７にて、ＨＲＴＦの特徴量を抽出する。特徴量抽出部４２は、一例として、次のようにＨＲＩＲの特徴量を抽出すればよい。
　図９に示す測定パターンＭＰ２における水平方向の角度θが－３０°のときのピークＰ２の周波数を特徴量４と称し、３０°のときのピークＰ２の周波数を特徴量５と称することとする。データベース３０１には、多数の人のそれぞれのＨＲＴＦと少なくとも特徴量１，４及び５とが対応付けられている。
　特徴量４及び５に、図６における４ｋＨｚ近傍のピークＰ１の周波数を特徴量として加えてもよい。人それぞれでピークＰ１の周波数も異なることから、ピークＰ１の周波数をユーザそれぞれのＨＲＴＦの特徴量の１つとすることができる。ピークＰ１の振幅値をＨＲＩＲの特徴量として加えてもよい。
　図７に戻り、特性選択部４３は、ステップＳ２８にて、データベース３０１より、特徴量抽出部４２が抽出した特徴量１，４及び５に最も近似する特徴量を有するＨＲＴＦを選択し、ＨＲＴＦを再生部４４に設定して処理を終了させる。
　ＨＲＴＦの具体的なデータは第１測定例と同様であり、一例として、左右の音声を仰角γで水平方向の角度±θ°の方向に定位させるＨＲＴＦ（θ，０），ＨＲＴＦ（－θ，０）なるデータである。角度θ°は例えば３０°である。
＜第３測定例＞
　図１０に示すフローチャートを用いて、第３測定例を説明する。図１０において、ユーザは、ステップS301にて、マイクロホン２０を一方の耳に装着し、携帯端末１００の仰角γを０°とし、水平方向の角度θとして－３０°に位置させる。
　図８に実線で示す携帯端末１００の位置が、ステップS301による携帯端末１００の設定位置である。第３測定例においても、第１速定例または第２測定例と同様に、携帯端末１００が所望の位置に正しく位置していることを確認するために、カメラ１で撮影した映像や、加速度センサ２、角速度センサ３を用いて、顔の位置が正面となるように、位置補正を行ってもよい。
　ユーザは、ステップS302にて、測定信号の音声をスピーカ６より出力させた状態で、携帯端末１００を仰角方向に移動させる。このとき、測定部４１は、仰角γとして０°，３０°及び６０°のＨＲＩＲを取得する。
　次に、ユーザは、ステップS303にて、携帯端末１００の仰角γを０°とし、水平方向の角度θとして３０°に位置させる。
　ユーザは、ステップS304にて、測定信号の音声をスピーカ６より出力させた状態で、携帯端末１００を仰角方向に移動させる。このとき、測定部４１は、仰角γとして０°，３０°及び６０°のＨＲＩＲを取得する。
　引き続き、ユーザは、ステップS305にて、マイクロホン２０をもう一方の耳に装着し、ステップS301と同様に、携帯端末１００の仰角γを０°とし、水平方向の角度θとして－３０°に位置させる。
　ユーザは、ステップS306にて、測定信号の音声をスピーカ６より出力させた状態で、携帯端末１００を仰角方向に移動させる。このとき、測定部４１は、仰角γとして０°，３０°及び６０°のＨＲＩＲを取得する。
　次に、ユーザは、ステップS307にて、携帯端末１００の仰角γを０°とし、水平方向の角度θとして３０°に位置させる。
　ユーザは、ステップS308にて、測定信号の音声をスピーカ６より出力させた状態で、携帯端末１００を仰角方向に移動させる。このとき、測定部４１は、仰角γとして０°，３０°及び６０°のＨＲＩＲを取得する。
　第３測定例においても、第１測定例または第２測定例と同様に、カメラ１で撮影した映像と加速度センサ２、角速度センサ３の情報から、測定時の携帯端末１００を移動させる軌道から外れたことを検出した場合、正しい軌道を表示部１０に表示するなどの処理を行い、軌道を修正可能としてもよい。
　第３測定例による測定パターンは、図１１に示す測定パターンＭＰ３及びＭＰ４である。図１０では、測定パターンＭＰ３による測定の次に測定パターンＭＰ４による測定としたが、順番は逆でもよい。
　同様に、仰角γの０°，３０°及び６０°は単なる例であり、他の角度でもよいし、仰角γの数は３つに限定されるものではない。仰角γの数は２つ以上とするのがよい。水平方向の角度θは－３０°と３０°に限定されない。
　特徴量抽出部４２は、ステップS309にて、ＨＲＴＦの特徴量を抽出する。特徴量抽出部４２は、一例として、次のようにＨＲＩＲの特徴量を抽出すればよい。
　図１１に示す測定パターンＭＰ３における水平方向の角度θが－３０°で仰角γを０°，３０°及び６０°としたときのピークＰ２の周波数を特徴量２と称することとする。図１１に示す測定パターンＭＰ４における水平方向の角度θが３０°で仰角γを０°，３０°及び６０°としたときのピークＰ２の周波数を特徴量３と称することとする。
　データベース３０１には、多数の人のそれぞれのＨＲＴＦと少なくとも特徴量２及び３とが対応付けられている。
　特徴量抽出部４２は、ピークＰ２の周波数に加えて、仰角γに応じたピークＰ２の振幅増減の変化量をＨＲＴＦの特徴量として抽出してもよい。
　図１０に戻り、特性選択部４３は、ステップS310にて、データベース３０１より、特徴量抽出部４２が抽出した特徴量２，３に最も近似する特徴量を有するＨＲＴＦを選択し、ＨＲＴＦを再生部４４に設定して処理を終了させる。
　ＨＲＴＦの具体的なデータは第１測定例と同様であり、一例として、左右の音声を仰角γで水平方向の角度±θ°の方向に定位させるＨＲＴＦ（θ，０），ＨＲＴＦ（－θ，０）なるデータである。角度θ°は例えば３０°である。
　なお、特性選択部４３は、必ずしも、ＨＲＴＦ（θ，０），ＨＲＴＦ（－θ，０）のデータとして、データベース３０１に対で記憶されているデータを選択する必要はない。対で記憶されている、あるＨＲＴＦ（θ，０）及びＨＲＴＦ（－θ，０）のうちのＨＲＴＦ（θ，０）と、別のＨＲＴＦ（θ，０）及びＨＲＴＦ（－θ，０）のうちのＨＲＴＦ（－θ，０）とを組み合わせてもよい。
　第３測定例では、図１１に示す測定パターンＭＰ３による特徴量２と、測定パターンＭＰ４による特徴量３とを用いたが、これに第２測定例における特徴量４及び５を加えてもよい。
＜第４測定例＞
　ユーザが以上説明した測定パターンＭＰ１～ＭＰ４の全てを測定する第４測定例を行ってもよい。この場合、データベース３０１には、多数の人のそれぞれのＨＲＴＦと特徴量１～５とが対応付けられている。
　特性選択部４３は、データベース３０１より、特徴量抽出部４２が抽出した特徴量１～５に最も近似する特徴量を有するＨＲＴＦを選択し、ＨＲＴＦを再生部４４に設定する。
　以上説明した第１～第４測定例をまとめると図１２となる。図１２に示すように、第１測定例では、ＨＲＴＦを選択するために、水平方向の角度θを０°、仰角γを０°，３０°及び６０°とした測定パターンＭＰ１による特徴量１が用いられる。
　第２測定例では、ＨＲＴＦを選択するために、水平方向の角度θを０°、仰角γを０°，３０°及び６０°とした測定パターンＭＰ１による特徴量１と、水平方向の角度θを－３０°及び３０°、仰角γを０°とした測定パターンＭＰ２による特徴量４及び５とが用いられる。
　第３測定例では、ＨＲＴＦを選択するために、水平方向の角度θを－３０°、仰角γを０°，３０°及び６０°とした測定パターンＭＰ３による特徴量２と、水平方向の角度θを３０°、仰角γを０°，３０°及び６０°とした測定パターンＭＰ４による特徴量３とが用いられる。
　第４測定例では、ＨＲＴＦを選択するために、測定パターンＭＰ１～ＭＰ４による特徴量１～５が用いられる。
　測定パターンが多い方が特徴量を抽出しやすい。よって、第１測定例よりも第２，第３測定例の方が好ましく、第４測定例が最も好ましい。但し、測定パターンが多くなるほど測定が煩雑となる。
　以上説明したように、本実施形態の頭部伝達関数選択装置は、測定部４１と、特徴量抽出部４２と、特性選択部４３とを備える。
　測定部４１は、スピーカ６から測定信号としての所定の音声を発生させた状態で、ユーザの耳に装着したマイクロホン２０によって収音した音声信号に基づいて、ユーザの頭部インパルス応答を取得する。
　特徴量抽出部４２は、頭部インパルス応答に対応する周波数特性の特徴量を抽出する。特性選択部４３は、特徴量抽出部４２によって抽出された特徴量に基づいて、複数の人それぞれの頭部伝達関数と頭部伝達関数の特徴量とを対応付けたデータベース３０１からいずれかの頭部伝達関数を選択する。
　スピーカ６（携帯端末１００）をユーザの顔の正面に位置させた状態を、水平方向の角度θが０°、仰角γが０°であるとする。測定部４１は、スピーカ６を、角度θが０°または正もしくは負の所定の角度θに位置させた状態で、スピーカ６を、垂直方向に円弧状に移動させて仰角γとして複数の角度に位置させたときの複数の頭部インパルス応答を取得するのがよい。
　特徴量抽出部４２は、複数の頭部インパルス応答に対応する周波数特性に基づいて特徴量を抽出するのがよい。
　測定部４１は、さらに、スピーカ６を、仰角γを０°として、角度θが正及び負の所定の角度θに位置させたときの複数の頭部インパルス応答を取得してもよい。
　本実施形態の頭部伝達関数選択方法は、スピーカ６によって測定信号としての所定の音声を発生させ、所定の音声をユーザの耳に装着したマイクロホン２０によって収音した音声信号に基づいて、ユーザの頭部インパルス応答を取得する。
　そして、本実施形態の頭部伝達関数選択方法は、頭部インパルス応答に対応する周波数特性の特徴量を抽出し、抽出された特徴量に基づいて、複数の人それぞれの頭部伝達関数と頭部伝達関数の特徴量とを対応付けたデータベースからいずれかの頭部伝達関数を選択する。
　本実施形態の頭部伝達関数選択装置及び頭部伝達関数選択方法によれば、自分自身の頭部伝達関数に近似する頭部伝達関数を容易に選択することができる。
　測定部４１と、特徴量抽出部４２と、特性選択部４３の部分を、コンピュータプログラム（頭部伝達関数選択プログラム）で構成することも可能である。再生部４４の部分も、コンピュータプログラムで構成してもよい。コンピュータプログラムは、コンピュータで読み取り可能な非一時的な記憶媒体に記憶されていてもよいし、インターネット等の任意の通信回線で提供されてもよい。コンピュータプログラムは、プログラム製品であってもよい。
　本実施形態の頭部伝達関数選択プログラムは、コンピュータに、スピーカ６から測定信号としての所定の音声を発生させた状態で、ユーザの耳に装着したマイクロホン２０によって収音した音声信号に基づいて、ユーザの頭部インパルス応答を取得するステップを実行させる。
　本実施形態の頭部伝達関数選択プログラムは、コンピュータに、頭部インパルス応答に対応する周波数特性の特徴量を抽出するステップを実行させる。
　本実施形態の頭部伝達関数選択プログラムは、コンピュータに、抽出された特徴量に基づいて、複数の人それぞれの頭部伝達関数と頭部伝達関数の特徴量とを対応付けたデータベース３０１からいずれかの頭部伝達関数を選択するステップを実行させる。
　本実施形態の頭部伝達関数選択プログラムによれば、自分自身の頭部伝達関数に近似する頭部伝達関数を容易に選択することができ、自分自身の特性に近い定位効果を容易に実現できる。
　本実施形態の音声再生装置は、本実施形態の頭部伝達関数選択装置と、音声データに、特性選択部４３によって選択された頭部伝達関数を畳み込み演算して、音声データを再生する再生部４４とを備える。よって、本実施形態の音声再生装置によれば、自分自身の頭部伝達関数に近似する頭部伝達関数を用いて音声信号を再生することができる。
　本発明は以上説明した本実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。本実施形態の頭部伝達関数選択装置を構成するに際し、ハードウェアとソフトウェアとの使い分けは任意である。
　本発明は、任意の携帯端末で利用できる。

Claims (6)

  1. 　スピーカから測定信号としての所定の音声を発生させた状態で、ユーザの耳に装着したマイクロホンによって収音した音声信号に基づいて、前記ユーザの頭部インパルス応答を取得する測定部と、
    　前記頭部インパルス応答に対応する周波数特性の特徴量を抽出する特徴量抽出部と、
    　前記特徴量抽出部によって抽出された特徴量に基づいて、複数の人それぞれの頭部伝達関数と頭部伝達関数の特徴量とを対応付けたデータベースからいずれかの頭部伝達関数を選択する特性選択部と、
    　を備えることを特徴とする頭部伝達関数選択装置。
  2. 　前記測定部は、前記スピーカを前記ユーザの顔の正面に位置させた状態を、水平方向の角度θが０°、仰角γが０°であるとしたとき、前記スピーカを、角度θが０°または正もしくは負の所定の角度θに位置させた状態で、前記スピーカを、垂直方向に円弧状に移動させて仰角γとして複数の角度に位置させたときの複数の頭部インパルス応答を取得し、
    　前記特徴量抽出部は、前記複数の頭部インパルス応答に対応する周波数特性に基づいて特徴量を抽出する
    　ことを特徴とする請求項１記載の頭部伝達関数選択装置。
  3. 　前記測定部は、さらに、前記スピーカを、仰角γを０°として、角度θが正及び負の所定の角度θに位置させたときの複数の頭部インパルス応答を取得することを特徴とする請求項２記載の頭部伝達関数選択装置。
  4. 　スピーカによって測定信号としての所定の音声を発生させ、
    　前記所定の音声をユーザの耳に装着したマイクロホンによって収音した音声信号に基づいて、前記ユーザの頭部インパルス応答を取得し、
    　前記頭部インパルス応答に対応する周波数特性の特徴量を抽出し、
    　抽出された特徴量に基づいて、複数の人それぞれの頭部伝達関数と頭部伝達関数の特徴量とを対応付けたデータベースからいずれかの頭部伝達関数を選択する
    　ことを特徴とする頭部伝達関数選択方法。
  5. 　コンピュータに、
    　スピーカから測定信号としての所定の音声を発生させた状態で、ユーザの耳に装着したマイクロホンによって収音した音声信号に基づいて、前記ユーザの頭部インパルス応答を取得するステップと、
    　前記頭部インパルス応答に対応する周波数特性の特徴量を抽出するステップと、
    　抽出された特徴量に基づいて、複数の人それぞれの頭部伝達関数と頭部伝達関数の特徴量とを対応付けたデータベースからいずれかの頭部伝達関数を選択するステップと、
    　を実行させることを特徴とする頭部伝達関数選択プログラム。
  6. 　スピーカから測定信号としての所定の音声を発生させた状態で、ユーザの耳に装着したマイクロホンによって収音した音声信号に基づいて、前記ユーザの頭部インパルス応答を取得する測定部と、
    　前記頭部インパルス応答に対応する周波数特性の特徴量を抽出する特徴量抽出部と、
    　前記特徴量抽出部によって抽出された特徴量に基づいて、複数の人それぞれの頭部伝達関数と頭部伝達関数の特徴量とを対応付けたデータベースからいずれかの頭部伝達関数を選択する特性選択部と、
    　音声データに、前記特性選択部によって選択された頭部伝達関数を畳み込み演算して、前記音声データを再生する再生部と、
    　を備えることを特徴とする音声再生装置。
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